Röviden

Egy Holnapután típusú forgatókönyvben az a gondolat, hogy egy új jégkorszak van küszöbön, egy könyv, egy DVD és egy 2002-ben készített weboldal témája lett. A szerző egyébként egy nyugdíjas építész volt. Szerencsénkre mind a film, mind a fenti idézet valaki élénk fantáziájának terméke. De vessünk egy gyors pillantást a jégkorszakokra, és arra, hogy mik állnak a hátterükben – remélve, hogy ezután egyetértesz: az, hogy egy új jégkorszak a nyakunkon van, teljes képtelenség.

A jégkorszakok – más néven glaciális időszakok – hideg periódusok, amelyek ciklikusan jelentkeznek egy úgynevezett „jégházi” klímaállapoton belül. A Föld éghajlata az esetek többségében inkább üvegházhatású állapotú volt (amikor nincs sarki jégtakaró). Időnként azonban lehűlt jégházi állapotba, ahogy ez az elmúlt néhány millió évben is történt. A Föld Nap körüli pályájában rendszeres változások történnek, tíz- és százezer éves időskálákon. Ezek a változások befolyásolják a bolygónkra érkező napsugárzás mennyiségét. A jégházi klímaállapot idején ezek az ingadozások elegendőek lehetnek ahhoz, hogy a globális hőmérséklet csökkenjen vagy nőjön annyira, hogy elindítson egy hideg glaciálist – amikor a jégtakaró az Egyenlítő felé terjeszkedik – vagy egy enyhe interglaciálist – amikor a jég visszahúzódik a sarkok irányába.

Hogy érzékeltessük az időléptéket: Európában és Észak-Amerikában a glaciális és interglaciális időszakok ismétlődve váltakoztak az elmúlt 2,5 millió év során – ez az úgynevezett negyedidőszak a földtörténeti időskálán. Az utolsó glaciális periódus 115 000 évvel ezelőtt kezdődött, és a Legutóbbi Glaciális Maximum (LGM), amikor a jégtakaró a legnagyobb kiterjedést érte el, körülbelül 22 000 évvel ezelőtt következett be. A jelenlegi interglaciális – más néven Holocén – 11 700 évvel ezelőtt kezdődött.

Itt egy általános minta figyelhető meg: a lehűlés fokozatosan történik, amíg el nem érjük a glaciális maximumot, majd viszonylag gyors felmelegedés következik, amely beindítja az interglaciális időszakot. A gyors felmelegedés oka az éghajlati visszacsatolásokban rejlik. A világos, fényvisszaverő hó- és jégtakaró eltűnése felfedi az alatta lévő sötétebb felszínt, amely több napenergiát nyel el. A felolvadó permafroszt (örök fagy) szén-dioxidot és metánt bocsát ki. Ezek a visszacsatolások felerősítik a melegedést, és felgyorsítják a folyamatot.

Azonban a fosszilis tüzelőanyagok égetése olyan hatalmas méretet öltött, hogy ezzel gyakorlatilag szétzúztuk ezeket a természetes tényezőket. A légköri CO₂-koncentráció messze meghaladja a 180–280 ppm közötti tartományt, amely a legutóbbi glaciális–interglaciális ciklusokban volt jellemző. A jelenlegi szint – közel 420 ppm – sokkal inkább hasonlít a középső pliocén időszakhoz. Ez egy olyan földtörténeti korszak volt, amely körülbelül egymillió évvel a negyedidőszak kezdetét megelőzően zajlott. A középső pliocén jégtakarói jóval kisebbek voltak, mint a maiak. Ahelyett tehát, hogy egy újabb jégkorszak közeledne, inkább a középső pliocénhez hasonló állapotok felé haladunk tovább.

Részletesebb magyarázat

Mivel a jelenlegi interglaciális korszakunk (a Holocén) már körülbelül 12 000 éve tart, egyesek azt állítják, hogy emiatt egy újabb jégkorszak már „esedékes”. Vajon jogos ez az állítás? Nem.

Ennek a témának a mélyebb megértéséhez fontos tudni, mi okozta a jégkorszakok és az interglaciális időszakok közötti ciklikus váltakozást a negyedidőszak során (lásd 1. ábra). Ezek a váltakozások részben a Föld pályájában és tengelyferdeségében (dőlésszögében) bekövetkező szabályos változásokra adott válaszreakciók, amelyek hatással vannak arra, mennyi nyári napsugárzás éri az északi félteke magasabb szélességi köreit. Ezt a jelenséget a Milanković-ciklusok írják le, amelyeket a szerb matematikus, Milutin Milanković (1879–1958) javasolt először a 20. század elején. A NASA ezen az oldalon sok grafikával és magyarázattal mutatja be a Milanković-ciklusokat.

1. ábra: Hőmérsékletváltozás a késői negyedidőszakban a Vostok jégmagminták alapján, Antarktisz (Petit et al. 2000). A melegebb interglaciális időszakokat zöld szín jelzi; a jelenlegi interglaciális, a Holocén, a grafikon jobb szélén található.

Amikor az északi magas szélességi körökben csökken a beérkező napsugárzás, nyáron kevesebb hó és jég olvad el, így a jégtakarók növekedésnek indulnak. Amikor a napsugárzás nő, ennek az ellenkezője történik. Hol tartunk most ezekben a ciklusokban? A Föld pályájában és tengelyferdeségében bekövetkező változások valóban azt mutatják, hogy – ha csak ezek lennének hatással az éghajlatra – akkor a Föld most lassan hűlni kezdene. Azonban a legújabb kutatások szerint ez túl leegyszerűsítő megközelítés. Ennek oka, hogy ma már rendelkezésünkre állnak 800 000 évnél is régebbi jégmag-elemzések. Kidolgoztunk olyan módszereket, amelyekkel stabil izotóparányokat vizsgálunk fosszíliákban és más forrásokban, valamint sok más ún. proxy módszert is, amelyek segítségével jobban megérthetjük a negyedidőszakhoz hasonló, viszonylag közeli múlt éghajlati viszonyait.

Számos szabálytalanságot azonosítottak a glaciális–interglaciális ciklusokban – például olyan időszakokat, amikor az interglaciális szakasz elmaradt, annak ellenére, hogy a pályaváltozások alapján be kellett volna következnie (Koehler és Van de Wal, 2021). Ezek a kutatások arra is irányultak, hogy választ találjanak arra, miért volt a Föld 41 000 éves dőlésszög-ciklusa a fő hajtóereje a jégkorszak-váltakozásoknak körülbelül egymillió évvel ezelőttig, majd azt követően miért váltottak át a glaciális periódusok hosszabb, körülbelül 100 000 éves szakaszokra.

Az éghajlati visszacsatolások fontosságát egyre jobban elismerték az évtizedek során. Jó példa erre a glaciális és interglaciális időszakok közötti átmenet sebessége, amely viszonylag gyors, mivel rendkívül hatékony éghajlati visszacsatolások vesznek benne részt. Az egyik ilyen visszacsatolás az albedóval kapcsolatos, amely azt fejezi ki, hogy különböző felszínek mennyire képesek visszaverni vagy elnyelni a napsugárzást (pl. Thackeray és Fletcher, 2016).

Az albedót 0-tól 1-ig terjedő skálán fejezik ki: a 0 teljesen fekete testet jelent, amely mindent elnyel, míg az 1 teljesen fehér testet, amely mindent visszaver. A frissen hullott hó magas albedóval rendelkezik, akár 0,9-es értékkel, míg a régi hó és jégtakaró elolvadása után feltáruló sötétebb felszín (például iszap) albedója jóval alacsonyabb, 0,2–0,4 közötti – ez sokkal több napsugárzást képes elnyelni. Így a hó és jég olvadása több hőenergia visszatartásához vezet, ami tovább fokozza a felmelegedést (lásd 2. ábra). 

2. ábra: Az albedó-visszacsatolás magyarázata. A frissen hullott hó erősen visszaveri a beérkező napsugárzást, így a legtöbb napenergia visszajut az űrbe. A csupasz tengeri jég ezzel szemben a napsugárzás körülbelül felét el tudja nyelni. Ha melegedés hatására a hó elolvad, több energia marad a Földön. Ha pedig maga a tengeri jég is elolvad, akkor a sokkal sötétebb tengerfelszín szinte az összes napsugárzást elnyeli. Így már egy kezdeti felmelegedés is további melegedést idéz elő. Grafika: John Mason.

Egy másik visszacsatolás akkor lép fel, amikor az örökké fagyott altalaj (permafroszt) kiolvad, mivel ekkor a talaj képes felszabadítani a korábban benne csapdázott CO₂-t és metánt. A jégkorszakok idején a permafroszt kiterjedése óriási, így olvadásakor ezeknek az üvegházhatású gázoknak a kibocsátása is hatalmas méreteket ölt – ezzel is tovább erősítve a felmelegedést.

A kutatók a jégtakarók dinamikáját is modellezték, például azt vizsgálva, hogyan viselkedtek olvadás közben. Kiderült, hogy az egymillió évnél korábban létezett, alacsonyabb szélességi köröknél elhelyezkedő észak félgömbi jégtakarók sokkal vékonyabbak voltak, így könnyebben elolvadtak. Ez arra utal, hogy a jégtakarók viselkedése is szerepet játszik abban, hogy az elmúlt egymillió évben a glaciális időszakok hosszabbá váltak. Mindez azt mutatja, hogy a jégkorszakok kialakulása sok tényező kölcsönhatásának az eredménye, amelyek közül a bolygópálya-ciklusok csupán egyetlen – bár fontos – fogaskereket jelentenek a rendszerben. Ezek önmagukban nem feltétlenül elegendőek ahhoz, hogy az éghajlati rendszert egyik állapotból (glaciális) a másikba (interglaciális) átbillentsék (pl. Bintanja és Van de Wal 2008; Berends et al. 2021).

Ha már a fogaskerekeknél tartunk: mi is egy ilyen fogaskerék vagyunk – ráadásul egy hatalmas. Az, hogy tudatosan megbolygatjuk a szénkészleteket tartalmazó kőzeteket – vagyis amikor feltárjuk, kitermeljük és elégetjük a fosszilis tüzelőanyagokat –, geológiai értelemben teljesen egyedülálló. Ez a Föld 4,56 milliárd éves történetében egyedi esemény, és bár az ebből fakadó CO₂-felhalmozódás egyelőre nem elegendő ahhoz, hogy bolygónkat visszajuttassa egy üvegházhatású állapotba, bőven elég ahhoz, hogy megelőzzön egy újabb jégkorszakot a közeljövőben.